Экосистема. Вводные замечания. Правила организации сообществ
Экосистема - это природная целостность, все организмы которой на данной территории взаимодействуют с физическим окружением и между собой, порождая потоки энергии и вещества, которые обуславливают четко выраженную трофическую структуру, видовое разнообразие и обмен веществ между ее биотическими и абиотическими составляющими.
Мы хотим знать, как устроена экосистема, ее видовой состав, участие различных видов в структуре сообщества, что определяет число видов, входящих в состав различных сообществ, как оно развивается и оптимально ли оно?
Правила организации сообществ.
Существует принципиальная разница между взаимодействиями биотических компонентов экосистемы с абиотическими и взаимодействием биотических с биотическими; так как абиотические элементы не адаптируются на уровне продуцентов и сапротрофов, можно ожидать весьма полного использования ресурсов и острой конкуренции за пищу. Таким образом, степень изъятия абиотических ресурсов может быть сколь угодно большой, в то время как изъятие биотических ресурсов отдельным видов консументов должно быть относительно меньше, поскольку все живые организмы имеют разнообразные защитные приспособления. Мы считаем, что именно так устроена любая экосистема. Парадигмой (примером) для организации сообществ служит простая система: куча камней.
Когда мы смотрим на окружающий нас мир, то видим предметы или системы двух типов. Одни исключительно примитивны и которые объясняются простейшей физикой или химией. Например, куча камней. И другие, крайне сложные, такие как организмы, которые не могут быть объяснены только физическими и химическими законами.
В некотором смысле все продукт эволюции. Если мы сравним дубину первобытного человека и баллистическую ракету, мы видим эволюцию налицо и что она приводит к потрясающим результатам. То же самое можно сказать о любом организме. Если мы высыпаем камни, то возникает конус. Не круглый или квадратный столб, а конус. Тоже эволюция налицо, но только очень бедная.
Чем же отличается куча камней от баллистической ракеты или организма?
Баллистическая ракета и организм продукт мощного эволюционного процесса. А куча камней? Тоже можно говорить об эволюции. Камень, который лежал плохо - свалиться. Куча эволюционирует к конусу и на этом все заканчивается.
Почему это происходит?
Еще Дарвин писал, чтобы имело место эволюция необходимы изменчивость, наследственность и отбор и, я бы сказал, определенное соотношение между ними и размножением. Как это происходит у организмов и экосистем. Куча камней тоже может иметь изменчивость. Она может быть упорядочена гранит, базальт, гранит и т.д., круглый, квадратный или бесформенный камень, большие или маленькие камни. Организмы могут быть какими угодно, и они возникли в результате мощного эволюционного отбора из сотен миллиардов вариантов. У кучи камней, даже если учесть порядок, разнообразия гораздо меньше (два-три варианта).
У организмов наследственность определяется молекулой ДНК. Вот что эволюционирует, вот что обеспечивает изменчивость и наследственность, Это очень сложная система. Например, половое размножение в два раза снижает коэффициент размножения, чтобы обеспечить эволюцию. У продуктов эволюции есть критерий процесса, по которому он оптимален.
У кучи камней такого критерия нет, и наследственность никак не обеспечена. Обеспечена вырожденная наследственность. Если есть наследственность, то нет изменчивости и наоборот. Например, сгорел лес 5С4Е1Б. Какой лес возникнет? Никакого отношения к тому, какой он был нет. Возникнет такой лес, каков урожай в этом году на соседних участках, в какое время произошла гарь и т.д. Посадим 9Б1С - растет, 9С1Б - тоже растет. Условий эволюции почти нет и нет тех удивительных результатов с которыми мы сталкиваемся, когда смотрим на березы. У организмов же имеется возможность наследственности при наличии изменчивости.
С отбором все ясно. В случае кучи камней она может подчиняться закону тяготения.
Ну а если мы подойдем с законом тяготения к организмам? Отбираются не самые легкие или самые тяжелые. Это совершенно не существенно. Отбираются самые приспособленные. У сообществ возможности эволюции очень бедные и ни к чему особому они не приводят. Возможен любой состав сообщества. Идет эволюция на уровне генома и никакой другой эволюции нет. В процессе видовой эволюции создается определенная структура, которая ничего не имеет общего с показателями биомассы и использования энергии, хотя конечно если есть какой-то ресурс, то он усваивается.
Таким образом, сообщества обладают бедным множеством Метью-Кермака, крайне неэффективной системой наследственности. Напротив, у видов все согласовано с определенной целью - выжить. Для экосистемы нельзя указать цель. В тоже время вид имеет критерий оптимальности и сложнейшую комбинацию ДНК которая обеспечивает оптимальность.
Среди камней (видов) имеет место взаимодействие. Верхний камень давит на нижний, вбок и т.д. Хищник соответствует верхнему камню, а жертва - нижнему. Законы у кучи камней такие же, как экологические. Верхних камней меньше чем нижних.
Сообщества не оптимальны, как это сейчас трактуется экологами. Оптимальны только особи входящие в сообщество. В природе не реализуется (по крайней мере, не наблюдается) те свойства биоценозов, которые должны вытекать из оптимальности. Так в оптимальном биоценозе естественно было бы ожидать отсутствие консументов .
